承德西门子变频器代理商 原装正品

 (a)电路；(b)波形

    在0～t8期间，正组晶闸管VT1、VT3加有触发脉冲，VT1在交流电压正半周时触发导通，VT3在交流电压负半周时触发导通，结果在负载上得到Uo1电压为正电压。

    在t8～t16期间，反组晶闸管VT2、VT4加有触发脉冲，VT2在交流电压正半周时触发导通，VT4在交流电压负半周时触发导通，结果在负载上得到Uo1电压为负电压。

    在0～t16期间，负载上的电压Uo1极性出现变化，这种极性变化的电压即为交流电压。如果让触发脉冲的α角按一定的规律改变，会使负载上的电压有效值呈正弦波状变化，如图3-32 (b) Uo2电压所示。如果图3-32电路的输入交流电压Ui的频率为50Hz，不难看出，负载上得到电压Uo的频率为50/4=12.5Hz。

    (2)三相输入型单相交-交变频电路。图3-33 (a)是一种典型三相输入型单相交-交变频电路，它主要由正桥P和负桥N两部分组成，正桥工作时为负载R提供正半周电流，负桥工作时为负载提供负半周电流，图3-33 (b)为图3-33 (a)的简化图，三斜线表示三相输入。

    当三相交流电压Ua、Ub、Uc输入电路时，采用合适的触发脉冲控制正桥和负桥晶闸管的导通，会在负载R上得到图3-33 (c)所示的Uo电压（阴影面积部分），其有效值相当一个虚线所示的频率很低的正弦波交流电压。

信调速既可实现无级调速，也可实现自动控制，应用灵活方便。S7-300/400 PLC与MM440变频器可进行USS和PROFIBUS通信。MM440变频器也只能作PROFIBUS-DP从站，不能作PROFIBUS-DP主站，而且MM440变频器用做从站时要配置通信模板。

    ①1套 STEP 7   V5.4SP4。

    ②1台MM440变频器（含PROFIBUS模板）。

    ③1台CPU 314C-2DP。

    ④1台电动机。

    ⑤1根编程电缆（或者CP5611卡）。

    ⑥1根PROFIBUS屏蔽双绞线。

    ⑦1台HMI。

    硬件配置如图8-16所示。

德国的3相50Hz电网和单相162/3Hz铁路网间的电力变换使用100MVA背靠背变频器(见图10-58)。IGCT串联简单又可靠，其技术构想很快为人们所接受。1996年7月完成了试运，1996年9月整套装置正式投入运行。

    以VSC（电压型变频器）为基础的铁路变频器技术雏形已经在瑞士联邦铁路( SBB)的两台20MVA的变频器上连续运行。在拖动的装置以普通串联GTO技术为基础。

    为用于100MVA的变流器，进行了下述技术革新：

    (1)具有低感外壳的*一代IGCT。

    (2)6只IGCT的串联。

    (3)低电感大功率IGCT逆变器。

    (4)无快速熔断器大功率IGCT逆变器。

    用于100MVA变频器的大功率逆变器模块，包含多种技术革新(IGCT、串联、新式低感逆变器设计)。因此，在开发初期，就应用了新型的电力电子验证方法。

    为满足用户需要，以VSC为基础的变频器采用如下技术方案：

    (1)3相50Hz侧的变频器以普通的反关联12脉冲品闸管桥为基础。

    (2)采用谐波滤波器，将50Hz电网的干扰减至规定的水平。

采用串联IGCT的100MVA变频器

    图10-58    采用串联IGCT的100MVA变频器

    (3)晶闸管变流器直接馈入10kV直流中间电路。其中，为消除由单相16?Hz电网产生的功率波动，加装了33?Hz的滤波器。

    (4)路网侧的IGCT逆变器由288只IGCT构成。按N=4+2方式排列成24个无快熔模块。双相桥模块接至绕组的变压器线圈。路网侧变压器的12组线圈构成一个25级的逆变器。这种多级原理使路网侧的IGCT逆变器能不需要滤波器运行(见图10-59)。

 16?Hz路网侧逆变器的电压与电流百分比（已由短路阻抗平波）

    图10-59    16?Hz路网侧逆变器的电压与电流百分比（已由短路阻抗平波）

    (5)总共24只IGCT的组成四组直流电压斩波器。

    应用IGCT技术的*一台100MVA装置于1996年中期投入商业营运。迄今，运行情况良好。该装置共有300多只IGCT，其中只有1只因发光二极管的接触问题而损坏。IGCT技术的预期高可靠性指标从此得到了证实(每IGCT位置500FIT)。

    由于串联有冗余的IGCT器件减少了电压应力，由此形成了装置的高可靠性。将来，无吸收运行还能进一步减少部件数量从而进一步提高可靠性。

    单只IGCT的高可靠性是重要的技术基础，IGCT具有的这种高可靠性，以及将关断器件串联来实现变频器的冗余设计，二者结合是未来电力变频器的支柱技术，对新型FACTS（柔性变流输电系统）和民用电力市场来说尤为如此。

    图10-35    12脉波二极管整流的SIMOVERT MV装置

    *二种采用可选的24脉冲二极管整流器，输出变压器应有四个次级，24只二极管。它适用于要求反馈电网谐波特别少，干扰特别低的场合，但是价格会昂贵些。

    *三种采用有源前端的AFE高性能三电平PWM有源变流器。它可提供四象限运行。不仅可实现cosφ=1.0，而且可对同*路上其他负载进行无功补偿。若具有输入滤波器的AFE有源前端整流器，几乎可以不向电网反馈谐波电流。当然，这种采用AFE高动态性能的SIMOVERT MV装置，控制线路复杂，价格昂贵，一般情况不采用。

    SIMOVERT MV装置三相逆变器采用三电平PWM技术，可获得优良的输出电压特性，以及谐波分量小的正弦的电流波形，使电动机有较佳的转矩特性，降低电动机损耗。电力电子器件采用全新的HV-IGBT技术，使装置的结构简单紧凑，不需要缓冲电路，可靠性大大提高。

    日本富士公司的3.3kV/1250/1875/2500kVA中压变频器采用了12脉波三电平方案，如图10-36所示。

12脉冲三电平中压变频器

    图10-36    12脉冲三电平中压变频器

    (a)电路；(b)回路；(c)输出波形

(1) PC923和PC929芯片介绍。PC923是一种光电耦合驱动器，其内部结构如图5-15所示，当2、3脚之间加高电平时，输出端的三极管VT1导通，5脚与6脚相通，当2、3脚之间为低电平时，输出端的三极管VT2导通，6脚与7脚相通。PC923允许输入电流范围为5~20mA，较大输出电流为±0. 4A，输入与输出光电隔离较大为5000V，电源允许范围为15～30V。

PC923芯片内部结构

    图5-15    PC923芯片内部结构

    PC929也是一种光电耦合驱动器，内部不但有光电耦合器和输出放大器，还带有IGBT保护电路。PC929内部结构如图5-16所示，其输入输出关系见表5-2，例如当IF端输入为ON（即3、2脚之间为高电平，光电耦合器导通）时，如果C端输入为高电平，则输出端的三极管VT1导通，11脚与12脚相通，V o2端输出高电平，FS端输出为高电平。

PC929芯片内部结构

    图5-16    PC929芯片内部结构

    表5-2    PC929输入输出关系

PC929输入输出关系

    (2)由PC923和PC929构成的驱动电路分析。图5-17是由PC923和PC929构成的U相驱动电路，用来驱动U相上、下臂IGBT，另外该电路还采用IGBT保护电路。

    1)驱动电路工作原理。开关变压器TC2二次绕组上的感应电动势经整流二极管VD15对C13、C14充得28V电压，该电压由R22、VZD1分成18V和10V，以R22、VZD1连接点为0V，则R22上端电压为+18V，VZD1下端电压为-10V，+18V送到PC2 (PC923)的8脚(Vcc)，-10V电压送到PC2的7脚(GND)。在变频器正常工作时，CPU会送U+相脉冲到PC2的2脚，当脉冲低电平来时，PC2输入为ON（光电耦合器导通），5、6脚内部的三极管导通，+18V电压→PC2的5脚→PC2内部三极管VT1→PC2的6脚→R21降压→VT3、VT4的基较，VT3导通，+18V电压经VT3、R27送到上桥臂IGBT的G较，IGBT的E较接VZD1的负极，E较电压为0V，故上桥臂的IGBT因UGE电压为正电压而导通。

    在CPU送到低电平U-脉冲到PC2时，会送高电平U脉冲到PC3的2脚，PC3输入为OFF，PC3的11、10脚内部的三极管VT6导通，-10V电压→PC3的10脚→VT6→PC3的11脚→R95降压→VT8、VT9的基较，VT9导通，下桥臂IGBT的G较通过R101、VT9接-10V，IGBT的E较接VZD2的负极，E较电压为0V，故下桥臂的IGBT因UGE电压为负电压而截止。

    1)驱动电路工作原理。开关变压器T1二次绕组L11上的感应电动势经整流二极管VD54对C27、C28充得24. 5V电压，该电压由R108、VS49分成15V和9.5V，以R108、VS49的连接点为0V，则R108上端电压为+15V，VS49下端电压为-9. 5V，+15V送到U14 (TLP250)的8脚(Vcc)，-9. 5V电压送到U14的5脚(GND)。在变频器正常工作时，CPU会送U相脉冲到U14的2、3脚，当脉冲高电平来时，U14的8、7脚内部的三极管导通，+15V电压→U14的8脚→U14内部三极管→U14的7脚→R119、R106降压→VT26、VT27的基较，VT26导通，+15V电压经VT26、R166送到上桥臂IGBT的G较，而IGBT的E较接VS49的负端，E较电压为0V，故上桥臂的IGBT因UGE电压为正电压而导通。

    当CPU送到U14的2、3脚的U+脉冲为高电平时，送到U19的2、3脚的U脉冲则为低电平，U19的7、5脚内部的三极管导通，-9.5V电压→U19的5脚→U19内部三极管→U19的7脚→R171、R163降压→VT31、VT32的基较，VT32导通，下桥臂IGBT的G较通过R168、VT32接-9.5V，而IGBT的E较接VS65的负端，E较电压为0V，故下桥臂的IGBT因UGE电压为负电压而截止。

    2)保护电路。U13 (TLP750)、VT24、VS46、VD45、VD47等元件构成上桥臂IGBT保护电路。

    当上桥臂IGBT正常导通时，其C、E较之间压降很低（约2V左右），VD45正极电压也较低，不足于击穿稳压二极管VS46，保护电路不工作。如果上桥臂IGBT出现过流情况，IGBT的C、E较之间的压降增大，VD45正极电压升高，如果电压大于9V，稳压二极管VS46会被击穿，有电流流过VT24的发射结，VT24导通，一方面二极管VD48导通，VD48正极电压接近0V，VT26因基较电压接近0V而由导通转为截止，上桥臂IGBT失去G较电压而截止，从而避免IGBT因电流过大而烧坏，另一方面VT24导通使U13内部光电耦合器导通，U13的6、5脚内部接通，6脚输出低电平，该电平作为GF/OC（接地/过流）信号去CPU。在上桥臂IGBT截止期间，IGBT的压降也很大，但VD45正极电压不会因此上升，这是因为此期间U14的7脚输出电压为-9. 5V，VD47导通，将VD45正极电压拉低，稳压二极管VS46无法被击穿，即保护电路在IGBT截止期间不工作。

  驱动电路基本工作原理说明图

    开关变压器T1二次绕组上的感应电动势经VD1对C1、C2充电，在C1、C2两端充得22. 5V电压，稳压二极管VS1的稳压值为7.5V，VS1两端电压维持7.5V不变（**过该值VS1会反向导通），电阻R两端电压则为15V，a、b、c点电压关系为Ua>Ub>Uc，如果将b点电位当作0V，那么a点电压为+15V，c点电压为-7.5V。在电路工作时，CPU产生的驱动脉冲送到驱动芯片内部，当脉冲高电平来时，驱动芯片内部等效开关接“1”，a点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，IGBT的G、E之间电压UGE=+15V，正电压UGE使IGBT导通，当脉冲低电平来时，驱动芯片内部等效开关接“2”，c点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，故IGBT的G、E之间的UGE=-7. 5V，负电压UGE可以有效地使IGBT截止。

    从理论上讲，IGBT的UGE=0V时就能截止，但实际上IGBT的G、E较之间存在结电容，当正驱动脉冲加到IGBT的G较时，正的UCE电压会对结电容存得一定电压，正驱动脉冲过后，结电容上的电压使G较仍**E较，IGBT会继续导通，这时如果送负驱动脉冲到IGBT的G较，可以*中和结电容上的电荷而让IGBT由导通转为截止。

驱动电路基本工作原理说明图

    开关变压器T1二次绕组上的感应电动势经VD1对C1、C2充电，在C1、C2两端充得22. 5V电压，稳压二极管VS1的稳压值为7.5V，VS1两端电压维持7.5V不变（**过该值VS1会反向导通），电阻R两端电压则为15V，a、b、c点电压关系为Ua>Ub>Uc，如果将b点电位当作0V，那么a点电压为+15V，c点电压为-7.5V。在电路工作时，CPU产生的驱动脉冲送到驱动芯片内部，当脉冲高电平来时，驱动芯片内部等效开关接“1”，a点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，IGBT的G、E之间电压UGE=+15V，正电压UGE使IGBT导通，当脉冲低电平来时，驱动芯片内部等效开关接“2”，c点电压经开关送到IGBT的G较，IGBT的E较固定接b点，故IGBT的G、E之间的UGE=-7. 5V，负电压UGE可以有效地使IGBT截止。

    从理论上讲，IGBT的UGE=0V时就能截止，但实际上IGBT的G、E较之间存在结电容，当正驱动脉冲加到IGBT的G较时，正的UCE电压会对结电容存得一定电压，正驱动脉冲过后，结电容上的电压使G较仍**E较，IGBT会继续导通，这时如果送负驱动脉冲到IGBT的G较，可以*中和结电容上的电荷而让IGBT由导通转为截止。